2019 Fiscal Year Annual Research Report
Molecular mechanisms of induction of DNA polyploidization
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17H03965
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| Research Institution | Nara Institute of Science and Technology |
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Principal Investigator |
梅田 正明 奈良先端科学技術大学院大学, 先端科学技術研究科, 教授 (80221810)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
高塚 大知 奈良先端科学技術大学院大学, 先端科学技術研究科, 助教 (70633452)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | クロマチン / 細胞周期 / 植物ホルモン / DNA倍加 / ヒストン修飾 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
DNA倍加は核DNA量が倍々に増加する現象である。多くの植物にとって器官成長を促す重要な生理現象であり、地球上で生産される植物バイオマスの相当量はDNA倍加に依存していると言える。しかし、これまでCDK活性の低下がDNA倍加を誘導すると考えられてきたものの、そのメカニズムの解明は進んでいなかった。我々は、これまでの知見から、CDK活性とオーキシンシグナルの低下がクロマチン構造を変化させ、DNA倍加を誘導すると考えている。本研究ではこの仮説を検証し、その分子メカニズムの解明を目指している。
CDKがクロマチン構造を変化させる要因として、CDKがクロマチン制御因子をリン酸化し、その活性を制御している可能性が示唆された。そこで今年度は、クロマチン制御因子のリン酸化部位を同定すべく、in vitroリン酸化反応の最適化と質量分析を行った。また、in vivoでリン酸化状態を解析するために、タグを付加したタンパク質を発現する植物体を作成した。さらに、関連するクロマチン制御因子についても同様な実験材料を揃えた。
オーキシンについては、ヒストン修飾酵素遺伝子のレポーター系統を用いて、網羅的に発現解析を行った。その結果、シュートで発現するヒストン修飾酵素遺伝子がオーキシン応答性を示し、相同組み換えの制御することが明らかになった。しかし、DNA倍加との関連性は見出せなかったので、上記クロマチン制御因子にフォーカスを絞って解析を行った。その結果、その遺伝子の変異体ではDNA倍加が促進されること、またDNA損傷に高感受性になることが明らかになった。さらに、オーキシンによるこれらの現象の抑圧効果が、その変異体では顕著に抑制されることも明らかになった。したがって、このクロマチン制御因子がオーキシンシグナルの下流でDNA倍加を制御していることが示された。
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| Research Progress Status |
令和元年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和元年度が最終年度であるため、記入しない。
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